一种循环发电系统的制作方法

本发明涉及热力发电领域，具体涉及一种循环发电系统。

背景技术：

低品位热能包括工业低温余热，太阳能，地热能，海洋温差能等。由于数量巨大，即使是低品位热能中的一小部分转化为电能，对于解决我国能源问题和减少环境污染，都具有十分重要的现实意义。“量多、温位低”是低品位热能的两个特点。针对多个热源，如低温烟气、废蒸汽、热水、工艺物流等，集中回收利用往往会取得较好的效果。

已知的方法是利用中间媒介(热水)循环将多个热源的热量取出，集中送至低沸点工质动力循环发电装置区。由于低沸点工质不直接与热源换热，属于间接取热。这种间接取热的缺点是使得进入低沸点工质循环发电区域的热量温位下降，故而发电效率较低。

因此，需要提供一种循环发电系统，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

为了至少部分解决上述的技术问题，本发明提供了一种循环发电系统，包括：

换热装置，所述换热装置用于使热源与换热工质直接换热，所述换热工质为低沸点工质；

蒸发装置，所述蒸发装置与所述换热装置连接，用于将换热后的并且处于液态的所述换热工质至少部分地蒸发为工质蒸汽；

膨胀机发电机组，所述膨胀机发电机组与所述蒸发装置连接，用于利用所述工质蒸汽发电；以及

冷凝装置，所述冷凝装置与所述膨胀机发电机组连接，用于将发电后的所述工质蒸汽冷凝为液态的所述换热工质。

在实施例中，所述低沸点工质包括五氟丙烷、四氟乙烷、丙烷、异丁烷、戊烷、环戊烷、硅油以及氨水中的至少一种。

在实施例中，还包括：储存装置，所述储存装置分别与所述蒸发装置、所述冷凝装置以及所述换热装置连接，用于储存所述蒸发装置中未蒸发为所述工质蒸汽的所述换热工质和/或所述冷凝装置中冷凝产生的所述换热工质，所述储存装置向所述换热装置供给所述换热工质。

在实施例中，所述换热装置为多个，多个所述换热装置分别适配多个所述热源，多个所述换热装置并联或串联连接。

在实施例中，所述蒸发装置为多个，多个所述蒸发装置串联连接，多个所述蒸发装置的蒸汽出口分别与所述膨胀机发电机组连接。

在实施例中，所述膨胀机发电机组为多个，当采用多个所述膨胀机发电机组时，每个所述膨胀机发电机组具有一个进口，多个所述膨胀机发电机组并联连接。在实施例中，所述蒸发装置为闪蒸装置。

在实施例中，所述闪蒸装置为多级闪蒸装置。

在实施例中，所述膨胀机发电机组为轴流式膨胀机发电机组、径流式膨胀机发电机组以及螺杆式膨胀机发电机组中的至少一种。

在实施例中，还包括：

泵体，所述泵体设置在所述冷凝装置和所述储存装置之间，和/或所述泵体设置在所述换热装置和所述储存装置之间，用于驱动所述换热工质。

综上，本发明的循环发电系统采用低沸点的换热工质与热源直接换热，避免了间接换热过程中温位下降引起的发电效率下降，同时换热后的换热工质以液态的形式到达蒸发装置，减少了沿程阻力，提高了膨胀机发电机组的进口压力，同样可以提高发电效率。

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为本发明的实施例1提供的循环发电系统的结构示意图；

图2为本发明的实施例2提供的循环发电系统的结构示意图；以及

图3为本发明的实施例3提供的循环发电系统的结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

图1为本发明的实施例1提供的循环发电系统的结构示意图。该发电系统具体可以包括换热装置20、蒸发装置30、膨胀机发电机组50以及冷凝装置70。可选地，发电系统还包括储存装置90。各装置之间都可以采用管道110连接。

具体地，换热装置20可以用于使热源与换热工质直接换热。热源在换热装置20处能够直接对换热工质进行加热。由于换热工质与热源直接换热，避免了间接换热过程中温位下降引起的发电效率下降。换热装置20可以为现有技术中的换热器，换热工质能在换热器中流动，进而与设置有换热器的热源进行热交换，进而对换热工质加热。在此，换热装置20为已知的任何合适的换热装置，在此不再赘述，只要能满足对换热工质加热的换热装置20，都是符合本申请的要求。

可选地，为了能同时利用多处热源进行发电，进而提高热能的利用率，换热装置20可以为多个。多个换热装置20可以分别设置在多处热源上，其中，一个热源上可以设置至少一个换热装置20，其根据热源的大小选择换热装置20设置的数量。同时，根据各个热源的温位高低、热量多少，换热装置20可以是串联型式连接，也可以是并联型式连接。

蒸发装置30与换热装置20连接。换热工质在换热装置20中与热源直接换热而被加热到一定温度后，通过与蒸发装置30连接的管道110进入到蒸发装置30中。换热工质在进入到蒸发装置30中前都是以液态的形式存在。可以通过对换热装置20中的温度、压力等参数的控制，保证换热工质在进入到蒸发装置30前都一直为液态的状态，进而避免现有技术中因为直接加热而使得换热工质在进入到蒸发装置30前部分蒸发为气体而形成气液混合物，从而导致输送时的阻力增大而造成输送困难，此外还能提高膨胀机发电机组进口压力，提高发电效率。

热源一般为低品位的热能，具体可以包括工业低温余热，太阳能，地热能，海洋温差能等。因此，为了保证换热工质在蒸发装置30中能以较低的温度蒸发为气体，换热工质可以选用包括五氟丙烷、四氟乙烷、丙烷、异丁烷、戊烷、环戊烷、硅油、氨水等中的至少一种。上述的换热工质的沸点相对低于水的沸点，因此可以较为容易的蒸发为气体，以实现针对多个低温热源的集中回收、高效发电的目的。换热工质采用任何一种或几种，以及如何配比，可以根据实际的使用需求进行确定。

换热后的低沸点换热工质以液态形式进入蒸发装置30中。蒸发装置30可以为闪蒸装置，该结构为现有技术，在此不再赘述。较佳地，闪蒸装置可以与膨胀机发电机组50应在发电机组区内就近布置，进而减少输送工质蒸汽的管路长度，避免工质蒸汽在输送过程中会有较大的热损失。换热工质在闪蒸装置中至少部分地蒸发为工质蒸汽，工质蒸汽能通过闪蒸装置的工质蒸汽出口进入到膨胀发电装置50中，剩余的液态换热工质可以通过蒸发装置30的换热工质出口流出，与后续膨胀发电后冷凝下来的液态工质一并由储存装置90进入换热装置20中。可选地，闪蒸装置可以为一级闪蒸装置也可以为多级闪蒸装置。当采用多级闪蒸装置时，各级闪蒸装置中的低沸点工质蒸汽可以进入同一膨胀机发电机组50中，也可以分别进入不同的膨胀机发电机组50中。此外，闪蒸装置和膨胀机发电机组50之间还可以增加一台过热器，用于过热工质蒸汽。

工质蒸汽进入到膨胀机发电机组50中膨胀做功发电。膨胀机发电机组50不是常规的汽轮机，结构上可以是轴流式膨胀机发电机组50、径流式膨胀机发电机组50或螺杆式膨胀机发电机组50。

冷凝装置70与膨胀机发电机组50连接。具体地，冷凝装置70可以与膨胀机发电机组50的出口连接。冷凝装置70用于将做完功或者说发电后的工质蒸汽冷凝为液态的换热工质。冷凝装置70可以再与储存装置90相连接，进而将冷凝产生的液态换热工质输送到储存装置90中进行储存。

对应地，储存装置90分别与蒸发装置30、冷凝装置70以及换热装置20连接，用于储存蒸发装置30中未蒸发为工质蒸汽的换热工质和/或冷凝装置70中冷凝产生的换热工质。同样，储存装置90也向换热装置20供给换热工质。具体地，储存装置90可以为一罐体，其用于储存和供应换热工质。

为了驱动换热工质在管道110中的流动，该系统还可以包括泵体130。泵体130设置在冷凝装置70和储存装置90之间，和/或泵体130设置在换热装置20和储存装置90之间，用于驱动换热工质。其中，泵体130可以为加压泵。

在实施例2中，参照图2所示，该实施例与实施例1的不同之处在于：蒸发装置30为多个。例如两个或更多个。多个蒸发装置30串联连接。例如，参照图2所示，第一个蒸发装置30的工质入口与并联在一起的多个换热装置20连接，第一个蒸发装置30的工质出口与第二个蒸发装置30的工质入口连接。多个蒸发装置30的蒸汽出口再分别与膨胀机发电机组50连接。当通过换热装置20与热源直接换热而被加热的换热工质具有较高的温度时，换热工质在一个蒸发装置30中不能蒸发完，因此可以设置多个蒸发装置30，在前一个蒸发装置30中未蒸发完的换热工质可以在下一个蒸发装置30中进行蒸发，进而提高热能的利用率。

在实施例3中，参照图3所示，该实施例与实施例2不同之处在于，膨胀机发电机组50为多个。例如两个或更多个。多个膨胀机发电机组50并联连接。当蒸发装置30中产生的工质蒸汽的量较多时，可以设置多个膨胀机发电机组50。蒸发装置30的数量和膨胀机发电机组50的数量相匹配，即一个蒸发装置30可以连接一个膨胀机发电机组50。当然，蒸发装置30的数量和膨胀发电机组50的数量也可以不匹配。例如，一个蒸发装置30可以连接多个膨胀机发电机组50，或者多个蒸发装置30可以连接一个膨胀机发电机组50，在此，两者之间的关系不做具体地限定。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。